基于改進(jìn)FRFT的多相碼信號(hào)檢測(cè)與參數(shù)估計(jì)-論文.pdf

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1、第15卷第15期2015年5月科學(xué)技術(shù)與工程Vo1．15No．15May20151671—1815(2015)15—0178—06ScienceTechnologyandEngineering⑥2015Sci．Tech．Engrg．基于改進(jìn)FRFT的多相碼信號(hào)檢測(cè)與參數(shù)估計(jì)胡鑫磊趙立新張國(guó)毅田潤(rùn)瀾(空軍航空大學(xué)信息對(duì)抗系，長(zhǎng)春130022；中國(guó)人民解放軍93175部隊(duì)，長(zhǎng)春130051)摘要針對(duì)低信噪比下多相碼信號(hào)的檢測(cè)與參數(shù)估計(jì)問題，提出了基于擴(kuò)展分?jǐn)?shù)階傅里葉變換(EFRFT)的多相碼檢測(cè)與參數(shù)估計(jì)方法。該方法根據(jù)多相碼信號(hào)多條時(shí)頻脊線平行的特點(diǎn)，通過改進(jìn)分?jǐn)?shù)階傅里葉變

2、換(FRFT)的核函數(shù)，積累了各脊線的能量，從而完成了多相碼信號(hào)的檢測(cè)與參數(shù)估計(jì)。仿真實(shí)驗(yàn)證實(shí)該方法在低信噪比條件下可以有效檢測(cè)多相碼信號(hào)，同時(shí)也可以準(zhǔn)確估計(jì)信號(hào)的調(diào)制參數(shù)。關(guān)鍵詞信號(hào)檢測(cè)參數(shù)估計(jì)多相碼信號(hào)分?jǐn)?shù)階傅里葉變換低信噪比中圖法分類號(hào)TN971．1；文獻(xiàn)標(biāo)志碼A在現(xiàn)代電子戰(zhàn)爭(zhēng)中，為了免遭敵方電子攻擊，提具有良好的檢測(cè)和參數(shù)估計(jì)性能。高雷達(dá)的生存能力，越來越多的雷達(dá)系統(tǒng)采用低截1信號(hào)模型獲概率(LPI)信號(hào)。由于多相碼(Frank、P1、P2、P3、P4碼)信號(hào)兼具線性調(diào)頻信號(hào)和相位編碼信號(hào)的優(yōu)多相碼信號(hào)的模型通常表示為點(diǎn)，已在LPI雷達(dá)中廣泛應(yīng)用¨．2j。目前對(duì)該

3、類信號(hào)s()=Aexp[j(2t+)](1)的檢測(cè)與參數(shù)估計(jì)已成為研究的熱點(diǎn)。式(1)中，A為信號(hào)幅度，為信號(hào)載頻，為相位多相碼信號(hào)來源于線性調(diào)頻信號(hào)且時(shí)頻特征與調(diào)制函數(shù)，不同的代表不同的信號(hào)編碼類型。線性調(diào)頻信號(hào)相似，其時(shí)頻特征主要表現(xiàn)為具有多多相碼信號(hào)主要有5種信號(hào)類型，其中Frank、條平行的脊線，從主脊線到副脊線能量依次遞減。P1和P2碼近似步進(jìn)線性調(diào)頻波形；P3和P4碼是目前主要基于多相碼信號(hào)的時(shí)頻特征對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)對(duì)線性調(diào)頻波形相位進(jìn)行采樣。而且這些信號(hào)具有與參數(shù)估計(jì)，文獻(xiàn)[3_5]中利用RAT(radon—ambi-相似的時(shí)頻曲線，圖1為P4碼信號(hào)的魏格納變換

4、guitytransform)及其改進(jìn)算法實(shí)現(xiàn)多相碼信號(hào)的檢(WVD)時(shí)頻曲線，其他碼型的時(shí)頻圖與其類似。測(cè)與參數(shù)估計(jì)；文獻(xiàn)[6—8]研究利用RWT(radon—wignertransform)檢測(cè)多相碼信號(hào)并提取調(diào)制參數(shù)；文獻(xiàn)[9—11]通過FRFT及FRFT的改進(jìn)算法完成了多相碼信號(hào)的檢測(cè)與參數(shù)估計(jì)。上述方法存在的料最主要問題是多相碼信號(hào)的檢測(cè)只以時(shí)頻分布主脊1線為基礎(chǔ)，沒有充分利用時(shí)頻分布副脊線的能量，這樣在低信噪比條件下嚴(yán)重影響檢測(cè)性能甚至導(dǎo)致漏警。為了解決低信噪比條件下多相碼信號(hào)檢測(cè)與參數(shù)估計(jì)問題，本文在分析FRFT檢測(cè)原理的基礎(chǔ)上，采樣點(diǎn)提出一種改進(jìn)核函數(shù)的E

5、FRFT多相碼信號(hào)檢測(cè)與圖1P4碼的WVD特征參數(shù)估計(jì)方法。該方法利用多相碼信號(hào)時(shí)頻分布脊Fig．1WVDfeatureofP4codesignal線平行的特點(diǎn)，通過搜索脊線間隔積累了信號(hào)FRFT的總能量，實(shí)現(xiàn)低信噪比下多相碼信號(hào)的檢測(cè)與參由圖可以看出多相碼的時(shí)頻曲線是調(diào)頻斜率相數(shù)估計(jì)，仿真驗(yàn)證該算法不受信號(hào)編碼類型的影響，同的平行直線，它們周期性地重復(fù)出現(xiàn)且能量由主脊線向兩側(cè)的副脊線依次遞減?；趫D1中P4碼2014年1】月28日收到的時(shí)頻特點(diǎn)，本文將多相碼的信號(hào)模型簡(jiǎn)化為類似第一作者簡(jiǎn)介：胡鑫磊(199O一)，男，內(nèi)蒙古呼和浩特人，碩士研究線性調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)的信號(hào)模型

6、，表達(dá)式為生。研究方向：復(fù)雜調(diào)制雷達(dá)信號(hào)的識(shí)別。E—mail：huxunlei1990@si一s()=∑Aiexp{j[~o+2仃一id)t+耵]}(2)15期胡鑫磊，等：基于改進(jìn)FRFT的多相碼信號(hào)檢測(cè)與參數(shù)估計(jì)179式(2)中，為第根脊線的能量，。為初始相位，dB時(shí)的FRFT，由圖2(a)可知信號(hào)的FRFrr表現(xiàn)為為初始頻率，為調(diào)頻率，d為脊線間隔。雖然式多個(gè)峰值，通過峰值搜索可以完成信號(hào)的檢測(cè)。但(2)不是嚴(yán)格的多相碼信號(hào)模型表達(dá)式，但是不會(huì)是當(dāng)信噪比較低時(shí)，峰值會(huì)淹沒在噪聲中，無法檢測(cè)影響后續(xù)分析結(jié)果。信號(hào)，如圖2(b)所示。本文提出一種EFRFT方法，由圖1可知

7、，若Ot。為脊線與時(shí)間軸的夾角、．廠n通過改進(jìn)FRFT的核函數(shù)對(duì)脊線的能量進(jìn)行累積，為脊線與頻率軸的截距、B為信號(hào)帶寬、為脊線重從而提高了低信噪比下多相碼信號(hào)被檢測(cè)到的復(fù)周期，則調(diào)頻率、載頻及碼元寬度的估計(jì)值為概率。B==tan(~o=fo(3)=百1=1_式(3)表明多相碼的調(diào)制參數(shù)估計(jì)實(shí)際是估計(jì)O／。、及d三個(gè)參數(shù)。022多相碼信號(hào)的FIT且』O0102O3O4O5O607O809O100FRFT可以看作是信號(hào)在時(shí)頻面上的坐標(biāo)軸繞分?jǐn)?shù)階頻率／MHz原點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)任意角度后所形成的分?jǐn)?shù)域粵上的日i表OO(a)無噪聲示，連續(xù)信